[发明专利]一种三维连续网络亲水硼掺杂金刚石散热体及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种三维连续网络亲水硼掺杂金刚石散热体，其特征在于：所述三维连续网络亲水硼掺杂金刚石散热体包括三维连续网络金属骨架、金刚石层、硼掺杂金刚石层，所述三维连续金属骨架表面设置金刚石层，金刚石层表面设置硼掺杂金刚石层；

所述三维连续网络金属骨架在硼掺杂金刚石散热体中的体积分数为20-60vol %；所述金刚石层的厚度为10-100μm；所述硼掺杂金刚石层的厚度为0.01-2μm；

所述硼掺杂金刚层，由下至上，依次包括硼含量梯度增加的硼掺杂金刚石底层、硼掺杂金刚石中层、硼掺杂金刚石顶层；所述硼掺杂金刚石底层中，按原子比计，B/C为2000-15000ppm；所述硼掺杂金刚石中层中，按原子比计，B/C为12000-30000ppm；所述硼掺杂金刚石顶层中，按原子比计，B/C为23333-50000ppm，

所述硼掺杂金刚石层表面分布有微孔和/或尖锥。

2.根据权利要求1所述的一种三维连续网络亲水硼掺杂金刚石散热体，其特征在于：所述三维连续网络金属骨架中的金属选自镍、铜、钛、铬、铁、硅、铝、铌、钽、钨、钼、锆中的一种或多种；所述三维连续网络金属骨架孔径为0.01~10mm，开孔率为40%~99%，孔洞均匀分布或随机分布；所述三维连续网络金属骨架结构为平面结构或三维立体结构。

3.根据权利要求1所述的一种三维连续网络亲水硼掺杂金刚石散热体，其特征在于：所述三维连续网络金刚石增强体还包含过渡层，所述过渡层位于三维连续网络金属骨架与金刚石层中间；所述过渡层材料选自镍、铌、钽、钛、钴、钨、钼、铬中的一种或多种的复合，所述过渡层的厚度为0.5-30µm。

4.制备如权利要求1-3任意一项所述的三维连续网络亲水硼掺杂金刚石散热体的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、三维连续网络金属骨架种植籽晶

将三维连续网络金属骨架或设置有过渡层的三维连续网络金属骨架置于含纳米晶金刚石颗粒的悬浊液中，加热至沸腾，超声处理，烘干；获得表面吸附有纳米晶金刚石颗粒的三维连续网络金属骨架；

步骤二、沉积金刚石层

将步骤一中所得表面吸附有纳米晶金刚石颗粒的三维连续网络金属骨架置于化学气相沉积炉中，所述沉积参数为：含碳气体占炉内全部气体质量流量百分比为0.5-10.0%；沉积温度为600-1000℃，沉积气压10³-10⁴Pa；沉积的时间为12-120h；

步骤三、沉积硼掺杂金刚石层

在步骤二所得金刚石层的表面继续沉积硼掺杂金刚石层，采用三段沉积，所述沉积工艺为：控制第一段沉积过程中，通入气体流速比为氢气：含硼气体：含碳气体=98:0.1-0.3:2；沉积时间为10min-30min，控制第二段沉积过程中，通入气体流速比为氢气：含硼气体：含碳气体=98: 0.4-0.6:2；沉积时间为10min-30min，控制第三段沉积过程中，通入气体流速比为氢气：含硼气体：含碳气体=98:0.7-1.0:2；沉积时间为30min-60min，

步骤四、 热处理

将步骤三所得产物于空气气氛下进行热处理，热处理温度为500-900℃，热处理时间为10min-60min。

5.根据权利要求4所述的一种三维连续网络亲水硼掺杂金刚石散热体的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述含纳米晶金刚石颗粒的悬浊液中，金刚石混合颗粒质量分数为0.01%-0.05%，所述含纳米晶金刚石颗粒的粒径为5-30nm，纯度≥97%；步骤一中，所述超声处理时间为5-30min。

6.根据权利要求4所述一种三维连续网络亲水硼掺杂金刚石散热体的制备方法，其特征在于：步骤三中，三段沉积过程中，温度均为600~1000℃，气压均为10³~10⁴Pa。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的一种三维连续网络亲水硼掺杂金刚石散热体的应用，其特征在于：将所述三维网络亲水硼掺杂金刚石散热体应用于VC散热器。